数控技术毕业设计（论文）基于PROE的可乐杯造型、模具设计与NC加工1.doc

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1、芜湖职业技术学院Wuhu Institute of Technology 毕业设计说明书论 文 题 目基于PRO/E的可乐杯造型、模具设计与NC加工系 别 机械工程系 专 业 数控技术 毕 业 生 学 号 及 姓 名 指导老师 姓名 2011 年 5 月2010-2011年度毕业设计（论文）任务书设计论文题目：基于PRO/E的可乐杯造型、模具设计与NC加工设计人姓名： 班级：08数控4班指导教师姓名：一、 设计（论文）内容1、根据所给的题目要求，用Proe软件进行造型设计；2、完成数控加工工艺方案；3、利用Proe软件设置加工参数及实体加工模拟，执行Proe后置处理产生NC程序；二、设计（论文

2、）的目的1、以实际产品为主线，培养学生做实际产品，满足岗位要求的能力，培养学生掌握三维实体造型、分模设计，数控自动编程一体化技术的能力；2、熟练掌握三维造型软件在模具设计中的应用，包括三维实体模型，建立模具装配模型，设计分型面，生成模具成型零件的三维实体模型；3、巩固学生对Proe软件、仿真软件等的综合应用能力；4、加强学生对机床的操作能力，使学生熟悉数控机床操作面板上各按键的功能，熟悉数控系统的基本功能和操作；5、掌握零件设计与加工的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。三、设计（论文）的主要技术指标1、合理安排时间；2、建立准确的模具造型；3、制定合理的加工工艺方案

3、；4、实际加工过程准确、熟练；5、毕业论文撰写规范，条理清晰。摘要 随着社会需要和科学技术的发展，产品的竞争愈来愈激烈，更新的周期越来越短，因而要求设计者不但能根据市场的要求很快的设计出新产品，而且能在尽可能短的时间内制造出产品的样品。可乐杯是一种很常用的民用生活物品，种类繁多，形状各异，大家每天都接触的到，所以说是十分熟悉的。对于看的见的每一种塑料产品，人们通常是评论外观、工艺是否精细、使用寿命是否长久，作为学模具加工制造的学生，不光只有这些见解，还会去想，这个产品的分型面在哪里，采用什么方式脱模，用什么方式的模架，这是一个模具专业人员的素质。把平常的东西拿来设计，首先是专业设计满足于生产，

4、服务于生活的体现，有一句话叫“劳动创造美好生活”，来源于生活为生活考虑的设计才是人性化的设计，服务于生活的设计；其次毕业设计应最大限度的贴近真实的设计，浙江的民用塑料工业十分发达，大量的小商品销往各地，塑料生活用品占了很大比重，很适合拿来做毕业设计实践。这次毕业设计使用PROE 3.0 作为三维软件，带来了很大的方便。在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准、期刊等，结合教材上的知识，也使我对注塑模具的组成结构及数控模具加工有了系统的认识，并拓宽了视野，丰富了知识。关键词：数控编程 模具设计 加工 目录摘要.3第一章：绪论.5 1.本次毕业设计的目的.5 2.数控系统的发展趋势.5 3.毕业

5、设计的主要内容.6第二章：用PRO/E生成实体.71. 旋转生成可乐杯的基础实体特征.72. 扫描生成杯子把柄.10 3.修改属性和完成可乐杯模型的绘制.11第三章 ：模具设计.131.模具组件设计.132.铸模及开模.21 3.本章小结.24第四章 ：NC加工.251. 参照模型、工件毛坯的创建.252. 制造设置.263. 加工设置.284. 参数设置.295. 铣削窗口设置.296. 生成程序.307. 本章小结.32第五章 ：结论与展望.33参考文献.34致谢.35第一章 绪论1、 本次毕业设计的目的本次课题是:可乐杯的设计及其数控加工。目的是进一步了解零件设计的流程与掌握数控加工编程

6、；掌握Pro/E等软件的应用2、 数控系统的发展趋势从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，数控系统正在向电气化、电子化、高速化、精密化等方面高速发展，其主要研究热点有以下几个方面：2.1 性能发展方面2.1.1 高精高速高效化速度效率、质量是先进制造技术关键的性能指标，是先进制造技术的主体。若采用高速cpu芯片、risc芯片、多cpu控制系统、高分辨率检测元件、交流数字伺服系统、配套电主轴、直线电机等技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。在今后的几年，超精密数控机床正在向精密化、高速化、智能化和纳米化发展，汇合而成的新一代数控机床。2.1.2 柔性化

7、数控系统采用新一代模块化设计，功能覆盖面更宽，可靠性更强，可满足不同用户的需求。同一群控系统能根据不同生产流程，自动进行信息流动态调整，发挥群控系统的功能。2.1.3 多轴化多轴联动加工，零件在一台数控机床上一次装夹后，可进行自动换刀、旋转主轴头、旋转工作台等操作，完成多工序、多表面的复合加工，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。2.1.4 软硬件开放化用户可根据自己的需要，对数控系统软件进行二次开发，用户的使用范围不再受生产商的制约。2.1.5 实时智能化在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着：自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等方面发展。如编程专家系统

8、故障诊断专家系统，当系统出了故障时，诊断、维修等实现智能化。3、本毕业设计的主要内容1） Pro/E软件的三维制造2） 模具设计3） NC加工第二章 用PRO/E生成实体1、旋转生成可乐杯的基础实体特征 （1）打开Pro/E3.0，设置工作目录在目标文件夹中，如图1.1所示： 图1.1 （2）单击新建文件按钮，在弹出【新建】对话框中，单击【零件】【实体】，输入零件名称sweep_1，取消【使用缺省模板】，单击【确定】按钮，如图1.2所示：图1.2 （3）在弹出的【新文件选项】对话框中选择mmns_part_solid ，单击【确定】按钮，如图1.3所示：图1.3 （4）单击基础特征工具按钮，在

9、图形窗口下方出现旋转用户界面上的按钮，指定生成拉伸实体（图1.4）。在图形窗口按住右键，出现右键快捷菜单，选择【定义内部草绘】（图1.5）。图1.4图1.5 （5）在弹出的【草绘】对话框，选取FRONT面为绘图平面，RIGHT面为参照，单击【草绘】按钮，进入草绘模式，接受默认的参照，如图1.6所示：图1.6 （6）绘制如图1.7所示的草绘截面，单击按钮，退出草绘模式。图1.7 （7）在旋转用户界面的深度【选项】中选择项，并输入旋转角度360 。单击按钮，完成基础旋转实体特征的创建，如图1.8所示：图1.82、 扫描生成杯子把柄 （1）单击草绘工具按钮，在弹出的【草绘】对话框，选取FRONT面为

10、绘图平面，RIGHT面为参照，单击【草绘】按钮，进入草绘模式，接受默认的参照。绘制如图1.9所示的草绘截面，单击按钮，退出草绘模式。图1.9 （2）在菜单栏中选择【插入】【扫描】【伸出项】，弹出【伸出项：扫描】对话框。如图1.10所示：图1.10 （3）选择【选取轨迹】【曲线链】选取图1.9草绘的轨迹线【选取全部】【完成】【合并端点】【完成】。 （4）绘制如图1.11所示的扫描截面。单击按钮，完成扫描截面的绘制。图1.113、 修改属性和完成可乐杯模型的绘制 （1）双击【伸出项：扫描】对话框的对应选项，可以修改属性，比如定义轨迹、修改端点属性和修改截面等，如图1.12所示：图1.12 （2）单

11、击【确定】按钮完成可乐杯的创建，如图1.13所示：图1.13第三章 模具设计1、 模具组件设计 （1）打开Pro/E3.0，进入模具设计环境，设置工作目录在目标文件夹中，如图2.1所示：图2.1 （2）选择【文件】【新建】命令进入【新建】对话框，选中【类型】选项区域中的【制造】单选按钮；在【子类型】选项区域中选中【模具型腔】单项按钮;在【名称】文本框中输入名称。取消选中【使用缺省模板】复选框，单击【确定】按钮，如图2.2所示。弹出【新文件选项】对话框，选择mmns_mfg_mold选项，单击【确定】按钮，进入模具设计环境。图2.2 （3）创建模具模型创立模具模型有多种方法，最常用到的有两种方法

12、。第一种方法是直接单击选取零件图标，弹出【打开】对话框，同时弹出【布局】对话框，进行模具的创建。第二种方法是，选择右边菜单管理器中的【模具模型】【装配】命令，选择下级菜单中的【转配模型】。 在这里我使用的是第一种方法。进入模具设计模块后，直接单击选取零件图标，弹出【打开】对话框，同时弹出【布局】对话框，创建好的模具模型如图2.3所示：图2.3 （4）零件丛温度较高的模具中取出冷却至室温后，其体积和尺寸会发生收缩的现象叫做收缩性。零件的收缩性可以用相对收缩量的百分率表示，即收缩率。设置收缩率的步骤如下： 单击图标，弹出【选取】对话框，设置工件的收缩率为0.005%，如图2.4所示：图2.4此时屏

13、幕下方信息栏提示选取坐标系。按照提示单击坐标系拾取箭头，然后在屏幕的模型零件上单击参考坐标系，此时图2.3中的完成按钮有灰色变成绿色，在收缩率文本框里输入S值为0.005.单击完成按钮完成设置。 （5）依次通过【模具模型】【创建】【工件】手动创建毛坯，如图2.5所示：图2.5 (6)设计分型面 分型面的创建方法有多种，包括旋转，扫描，平坦，复制，裙边等，在这里，我主要用到了复制和平坦两种方法。 分析：考虑到杯子中间是空的，需要抽芯，才能使设计出的模具更合理，这样的话，就需要两个分型面，一个主分型面，把模具分成两个凹模，还有一个分型面是为了抽芯，在这里我把它称为抽芯分型面。 第一步：设计抽芯型面

14、。因为可乐杯内侧粗糙度要求很高，所以我把抽芯分型面设计在了杯子壳体内侧。复制内表面的所有曲面，并粘贴（图2.6），点击完成。 图2.6 图2.7 选择所复制平面的一条边，如图2.7所示，然后选择按钮【编辑】/【延伸】，窗口下方出现对话框，单击【参照】/【细节】，出现图2.8所示对话框，按住Ctrl键选择与图2.7相连的另一边，点击确定，单击窗口下方按钮，在选择杯口上表面，使其延伸至该面，如图2.9，抽芯分型面完成。 图2.8 图2.9第二步：设计主分型面 单击按钮，然后点击，在绘图区单击右键，选择定义内部草绘，工件上表面为草绘平面，接受默认参照，绘制如图2.10所示一条直线，点击完成草绘界面。

15、单击窗口下方，选定拉伸到的面，如图2.11所示 图2.10 图2.11 两个分型面如图2.12所示已经完成。图2.12(7)分割体积块 在编辑器中单击，默认选项，单击【完成】，系统弹出如图2.13所示分割对话框，要求选择分型面。 图2.13 选择如图2.14所示分型面为模具体积块分割面。图2.14 系统高亮显示毛坯工件的外半部分，并弹出体积块名称输入对话框，接受默认的名称，单击着色按钮，被分割的体积如图2.15所示，单击确定按钮。 图2.15 图2.16 系统高亮显示毛坯工件的内半部分，并弹出体积块名称输入对话框，接受默认的名称，单击着色按钮，被分割的体积如图2.16所示，单击确定按钮。 选择

16、菜单管理器中的【完成/返回】命令结束第一部分体积块分割。 同上步骤分割第二部分，但其中部分需要如下改动，各部分进行如图2.17选项进行选择： 最后得到分割体积块如图2.18 分割体积块结束。 图2.17图2.18(8)抽取模具元件 选择菜单管理器中的【模具元件】/【抽取】，系统弹出创建元件对话框，单击选取全部体积块按钮，单击确定按钮完成模具元件的抽取。2、 铸模及开模(1)铸模 选择菜单管理器中的【铸模】/【创建】命令，在模型树中新增加的铸模零件“MOLDING.PRT”上单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择打开命令，系统调用零件模块，并打开铸模完成的产品模型，如图2.19所示。图2.19(2)开

17、模 铸模完成后，Pro/E系统能模拟开模过程，以便更清晰的观看模具型腔、型芯及浇道系统的结构。 1）单击顶部工具栏中的遮蔽切换按钮，系统弹出如图2.20所示一撤销遮蔽对话框，单击过滤栏中的分型面按钮，单击选择所有分型面按钮，单击遮蔽按钮，将分型面隐藏起来，单击关闭按钮，关闭遮蔽对话框。图2.20 2）选择菜单管理器中的按钮，单击【定义间距】/【定义移动】命令进行开模模拟。系统提示选择要移动的零件，选择如图2.21所示芯模，单击选取对话框中的确定按钮结束零件选择，选择如图2.21所示工件顶面为移动方向参照。图2.21 3）选择菜单管理器中的【完成】命令，芯模向上移动如图2.22所示。图2.22

18、4）按照同样的方法对工件侧面进行开模，最终开模如图2.23所示。图2.23 5）开模完成，保存文件。本章小结1、 分模前应先装配零件，创建工件，工件尺寸应该根据模具知识，再结合实际生产来确定。2、 分模的重点是创建分型面，分型面要根据实际生产与方便加工相结合。3、 分模时如有抽芯，滑块等的模具，要先分此部分再分凹模与凸模。4、 Pro/E分模，裙边法：对于大部分的壳体类产品，建议使用裙边来做分型面，这样不仅易分模而且做出来的分型面比较漂亮。第四章 NC加工1.参照模型，工件毛坯的创建 打开PRO-E后，新建一个NC加工界面，过程是：点击新建图标制造NC组件，并选择米制。这样就创建了一个NC加工

19、界面。（1）掉入参照模型进入PRO-ENC加工界面后，单击【制造】【制造模型】【装配】【参照模型】，选择可乐杯模具的凹模。如图4.1所示。 图4.1（2）可乐杯凹模调进来后，旋转一个合适的位置，选择【缺省】。如图4.2图4.2（3） 依次通过【制造模型】【创建】【工件】用手动的方式接受默认选项创建毛胚，如图4.3所示：图4.32、 制造设置 制造设置是NC加工的重要部分，它包括操作名称，机床，夹具，刀具，加工零点，退刀曲面以及输出的文件名称等。设置过程如下。（1）机床的选择点击【制造设置】，弹出一个制造设置的对话框，如图4.4，点击【NC机床】文本框后面的图标，弹出一个机床设置对话框，选择三轴

20、铣床，点击确认，机床设置完毕。图4.4（2）加工零点的设置继续在【制造设置】里面选择加工零点后面的图标，因为工件上并没有实际的坐标零点，所以需要创建一个工件零点。点击创建基准点工具，按住Ctrl键不放，选择LEGHT面，RIGHT面和毛坯的上表面，通过调整坐标系的【定向】选项，使Z轴垂直与毛坯的上表面并且向上。坐标系设置完毕。(3)设置退刀面 继续在【制造设置】里面选择曲面后面的，弹出一个退刀选取对话框，之后，选择屏幕上毛坯的上表面，并且点击图标，在下面的文本框里面输入退刀高度2，点击确定，如图4.5，退刀平面设置完毕。图4.5退刀平面设置好后，又回到的制造设置对话框，点击确定，制造设置完毕。

21、3.加工设置加工设置是是NC加工的核心部分，【NC序列】和【材料切减材料】。它是NC加工中最重要的部分。在加工凹模的时候，我采用了，粗加工，精加工。在【菜单管理器】中点击【加工】【NC序列】【粗加工】点击完成，会弹出一个序列设置菜单，如图4.6，在此菜单中，选择【刀具】，【参数】和【窗口】，点击确定后，会接触弹出刀具设置的对话框，如图4.7 图4.6 图4.74.参数设置 刀具设置好后，会紧接着出现一个【制造参数】的菜单，如图4.8，点击【设置】弹出一个参数数对话框，如图4.9所示。 图4.8 图4.9在参数数里面把切削参数设置好后，点击文件，保存参数。5.铣削窗口设置参数数设置好后，又会出现

22、一个【定义窗口】的菜单，如图4.10，选择屏幕上毛坯的上表面作为铣削的窗口，并且在铣削窗口界面中单击选项，选择其下拉菜单中的在窗口围线上，如图4.11 图4.10 图4.11点击，铣削窗口设置完毕。用体积快对凹模进行粗加工，其刀具路径如图4.12所示图4.12用体积块铣削对凹模进行精加工，上表面的精加工的效果如图4.13所示：图4.136.生成程序轨迹生成以后，点击【完成序列】。又回到了【菜单管理器】，选择【CL数据】【NC序列】【1：粗加工】【文件】在输出类型对话框中，把MCD文件也选山。如图3-14.点击完成。会弹出一个【保存副本】对话框，点击确定，之后回到后置处理菜单，点击确定，有会弹出

23、一个【后置处理列表】，选择后缀名称是p23的文件。会弹出如图4.13的对话框，在光标闪烁出输入程序头名称001.后按回车键。至此，程序生产完成。用文本格式打开seq001文件，就是生成的程序代码，如图4.14： 图4.13 图4.14由于芯模粗加工、精加工，与凹模加工的过程基本一致，只是所选择的刀具和切削参数不同，所以不再赘述。本章小结1. Pro/E NC加工的难点与重点是：（a） 加工先后顺序的安排，先粗加工后精加工，先精加工凹槽底面再精加工其侧面。（b） 加工刀具的选择与加工参数的设定，加工参数（安全高度、下刀位置、下刀方式、切削方式、切削量等）。（c） 为确保被加工工件的表面质量，下刀

24、方式采用螺旋下刀，或斜线下刀，对于加工外轮廓时用圆弧切入切出。2. 粗加工目的是粗切除大部分的工件材料，为确保工件不会过切，一定要留切削余量，一般留0.3至1mm。对于刀具锋利，加工材料金属性能较好的材料时，余留量可少点；对于容易崩裂的材料余留量要多点。3. 编写数控程序应根据实际选用的数控机床性能去设定加工参数。第五章 结论与展望 通过三年的课堂理论学习，以及多次的加工实训，使我对数控加工的一系列流程已经有了较熟悉的了解。在通过老实的耐心指导和同学的共同努力下，让我更加有信心往数控行业发展，也看到了这个行业的前景是非常广阔的。 同时，在本次毕业设计中我深刻体会到：只是从课本中获取的知识远远不

25、能满足日后的需要，想要让自己成为一位出色的数控人才就必须利用充足的时间去查阅和学习各种数控加工知识，我们不仅要有扎实的机械知识，更需要一颗不断求实创新的恒心，和保持活到老学到老的心态。才能跟得上一日千里发展的数控行业并使我们在数控行业中立于不败之地。在这次的设计过程中我也总结出了一些心得，就是在设计和加工过程中，为了确保精度一定要有细心加耐心。要有不厌其烦的重复检查程序的心态。 最后我坚信，只要继续保持谦虚积极向上的学习心态与不断的努力、付出、并在正确方法指导下，我会很快成长并成为模具数控行业中有用人才！我会不断探索、前进，做一个优秀的专业人才，为我们学校争光，为社会建设做出应有的贡献！参考文献【1】数控加工工艺 赵长旭 西安：西安电子科技大学出版社2006.1【2】模具设计实例精讲 何满才 北京：人民邮电出版社2008.8【3】Pro/ENGINEER Wildfire 3.0实用教程 巫修海 胡如夫 郭建尊 北京：人民邮电出版社2007.11【4】数控编程 邹新宇 北京：清华大学出版社2006.6【5】数控机床及其应用 李善术 北京：机械工业出版社2001.5致谢最后，感谢所有老师特别是戴晓东老师和本班的同学们，三年来在他们的教导、帮助下，我在求学的道路上又迈上了一个新台阶，这将使我受益终生。 叶忠祥2010年11月